2022年高考物理三輪沖刺過(guò)關(guān)查補(bǔ)易混易錯(cuò)12熱學(xué)(原卷版+解析)

查補(bǔ)易混易錯(cuò)12熱學(xué)熱學(xué)部分在全國(guó)及新高考地區(qū)省份試卷中一般是兩道題目：一個(gè)是選擇題或者填空題，主要考查分子動(dòng)理論、內(nèi)能、熱力學(xué)第一第二定律；另一個(gè)題目主要考查氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程；這兩類(lèi)題目多以圖像、汽缸活塞、玻璃管液柱模型等情境形式出現(xiàn)。例如2021年廣東卷第15題、河北卷第15題、江蘇卷第13題等，主要考查考生的物理觀念、科學(xué)思維、理解能力、模型建構(gòu)能力、推理論證能力?！菊骖}示例·2021·河北卷·15】?jī)蓚€(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖1所示，現(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能，圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線______（填圖像中曲線標(biāo)號(hào)）表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律?！敬鸢浮竣?大于②.①【解析】[1]對(duì)活塞分析有因?yàn)锳中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，故穩(wěn)定后有；所以在達(dá)到平衡過(guò)程中外界對(duì)氣體做功有則根據(jù)因?yàn)闅飧缀突钊际墙^熱的，故有即重新平衡后A氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能大于B氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能；[2]由圖中曲線可知曲線②中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲線②的溫度較高，所以由前面分析可知B氣缸溫度較低，故曲線①表示氣缸B中氣體分子的速率分布?！疽族e(cuò)分析】①考生對(duì)熱力學(xué)第一定律不熟悉，缺乏清晰的能量觀；②考生不知道細(xì)沙質(zhì)量大的，活塞位移也大；③考生不知道氣體分子速率分布與氣體的溫度的關(guān)系?！疽族e(cuò)01】分子動(dòng)理論理解有誤1．求解分子直徑時(shí)的兩種模型(對(duì)于固體和液體)(1)把分子看成球形，d＝eq\r(3,\f(6V0,π)).(2)把分子看成小立方體，d＝eq\r(3,V0).提醒：對(duì)于氣體，利用d＝eq\r(3,V0)算出的不是分子直徑，而是氣體分子間的平均距離．2．宏觀量與微觀量的相互關(guān)系(1)微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.(2)宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ.(3)相互關(guān)系①一個(gè)分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVmol,NA).②一個(gè)分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA)(注：對(duì)氣體，V0為分子所占空間體積)．③物體所含的分子數(shù)：N＝eq\f(V,Vmol)·NA＝eq\f(m,ρVmol)·NA或N＝eq\f(m,M)·NA＝eq\f(ρV,M)·NA.3.布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體固體小顆粒分子區(qū)別是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，是比分子大得多的分子團(tuán)的運(yùn)動(dòng)，較大的顆粒不做布朗運(yùn)動(dòng)，但它本身的以及周?chē)姆肿尤栽谧鰺徇\(yùn)動(dòng)是指分子的運(yùn)動(dòng)，分子無(wú)論大小都做熱運(yùn)動(dòng)，熱運(yùn)動(dòng)不能通過(guò)光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)都是永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，都隨溫度的升高而變得更加劇烈，都是肉眼所不能看見(jiàn)的聯(lián)系布朗運(yùn)動(dòng)是由于小顆粒受到周?chē)肿幼鰺徇\(yùn)動(dòng)的撞擊力而引起的，它是分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映4.分子之間的相互作用(1)物質(zhì)分子間存在空隙，分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的，實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力；(2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力變化得快；(3)分子力做功與分子勢(shì)能的變化關(guān)系：①當(dāng)r>r0時(shí)，分子力為引力，當(dāng)r增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加．②當(dāng)r<r0時(shí)，分子力為斥力，當(dāng)r減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加．③當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小．5.分析物體的內(nèi)能問(wèn)題應(yīng)當(dāng)明確以下幾點(diǎn)(1)內(nèi)能是對(duì)物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說(shuō)法．(2)決定內(nèi)能大小的因素為溫度、體積、分子數(shù)，還與物態(tài)有關(guān)系．(3)通過(guò)做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能．(4)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動(dòng)能相同．【易錯(cuò)02】氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程1．氣體實(shí)驗(yàn)定律的拓展式(1)查理定律的拓展式：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔT.(2)蓋—呂薩克定律的拓展式：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT.2．利用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決問(wèn)題的基本思路3．一定質(zhì)量的理想氣體不同圖象的比較特點(diǎn)示例等溫過(guò)程p－VpV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高等容過(guò)程p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小等壓過(guò)程V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強(qiáng)越小4.應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般步驟(1)明確研究對(duì)象，即某一定質(zhì)量的理想氣體．(2)確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2.(3)由狀態(tài)方程列式求解．(4)討論結(jié)果的合理性．【易錯(cuò)03】熱力學(xué)定律1．熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析．(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正．(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0.(4)如果研究對(duì)象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化．2．三種特殊情況(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；(3)若過(guò)程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量．3．兩類(lèi)永動(dòng)機(jī)的比較第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器違背能量守恒定律，不可能制成不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，不可能制成4.熱力學(xué)第一定律說(shuō)明發(fā)生的任何過(guò)程中能量必定守恒，熱力學(xué)第二定律說(shuō)明并非所有能量守恒的過(guò)程都能實(shí)現(xiàn)．(1)高溫物體eq\o(,\s\up11(熱量Q能自發(fā)傳給),\s\do4(熱量Q不能自發(fā)傳給))低溫物體(2)功eq\o(,\s\up11(能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為),\s\do4(不能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為))熱量(3)氣體體積V1eq\o(,\s\up11(能自發(fā)膨脹到),\s\do4(不能自發(fā)收縮到))氣體體積V2(較大)(4)不同氣體A和Beq\o(,\s\up11(能自發(fā)混合成),\s\do4(不能自發(fā)分離成))混合氣體AB1.（2021·北京卷）比較45C的熱水和100C的水蒸汽，下列說(shuō)法正確的是（）A．熱水分子的平均動(dòng)能比水蒸汽的大 B．熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽的小C．熱水分子的速率都比水蒸汽的小 D．熱水分子的熱運(yùn)動(dòng)比水蒸汽的劇烈2.（2021·山東卷）如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開(kāi)口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開(kāi)后，小瓶緩慢上浮，上浮過(guò)程中，小瓶?jī)?nèi)氣體（）A.內(nèi)能減少B.對(duì)外界做正功C.增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D.增加的內(nèi)能等于吸收的熱量3.（2021·湖南卷）[多選]如圖，兩端開(kāi)口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞（截面積分別為和）封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從下降高度到位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為。在此過(guò)程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個(gè)過(guò)程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為。下列說(shuō)法正確的是（）A.整個(gè)過(guò)程，外力做功大于0，小于B.整個(gè)過(guò)程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變C.整個(gè)過(guò)程，理想氣體內(nèi)能增大D.整個(gè)過(guò)程，理想氣體向外界釋放的熱量小于E.左端活塞到達(dá)位置時(shí)，外力等于4.（2021·全國(guó)甲卷）如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個(gè)不同過(guò)程，分別由體積-溫度（V-t）圖上的兩條直線I和Ⅱ表示，V1和V2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；t0為它們的延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0是它們的延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0=-273.15℃；a、b為直線I上的一點(diǎn)。由圖可知，氣體在狀態(tài)a和b的壓強(qiáng)之比=___________；氣體在狀態(tài)b和c的壓強(qiáng)之比=___________。5.（2021·全國(guó)甲卷）[多選]如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)經(jīng)熱力學(xué)過(guò)程、、后又回到狀態(tài)a。對(duì)于、、三個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A.過(guò)程中，氣體始終吸熱B.過(guò)程中，氣體始終放熱C.過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功D.過(guò)程中，氣體的溫度先降低后升高E.過(guò)程中，氣體的溫度先升高后降低6．(2021·湖北一模)(多選)下列說(shuō)法正確的是（）。A．顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性B．分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，一定先減小后增大C．分子勢(shì)能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大D．在真空、高溫條件下，可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素E．當(dāng)溫度升高時(shí)，物體內(nèi)每一個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的速率一定都增大7．（2021·湖南師范附中二模）(多選)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1g水在沸騰時(shí)吸收了2260J的熱量后變成同溫度的水蒸氣，對(duì)外做了170J的功。已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1，水的摩爾質(zhì)量M＝18g/mol。下列說(shuō)法中正確的是（）。A．分子間的平均距離增大B．水分子的熱運(yùn)動(dòng)變得更劇烈了C．水分子總勢(shì)能的變化量為2090JD．在整個(gè)過(guò)程中能量是不守恒的E．1g水所含的分子數(shù)為3.3×1022個(gè)8．(2021·哈爾濱二模)(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過(guò)程，B→C和D→A為絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．A→B過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功B．B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大C．C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．C→D過(guò)程中，氣體放熱9．（2021·湖北省襄陽(yáng)二模）空調(diào)在制冷過(guò)程中，室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水，經(jīng)排水管排走，空氣中水分越來(lái)越少，人會(huì)感覺(jué)干燥。某空調(diào)工作一段時(shí)間后，排出液化水的體積V＝1.0×103cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩爾質(zhì)量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1。試求：(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字)(1)該液化水中含有水分子的總數(shù)N；(2)一個(gè)水分子的直徑d。10．（2021·湖北卷）質(zhì)量為m的薄壁導(dǎo)熱柱形氣缸，內(nèi)壁光滑，用橫截面積為的活塞封閉一定量的理想氣體。在下述所有過(guò)程中，氣缸不漏氣且與活塞不脫離。當(dāng)氣缸如圖(a)豎直倒立靜置時(shí)。缸內(nèi)氣體體積為V1，。溫度為T(mén)1。已知重力加速度大小為g，大氣壓強(qiáng)為p0。(1)將氣缸如圖(b)豎直懸掛，缸內(nèi)氣體溫度仍為T(mén)1，求此時(shí)缸內(nèi)氣體體積V2；(2)如圖(c)所示，將氣缸水平放置，穩(wěn)定后對(duì)氣缸緩慢加熱，當(dāng)缸內(nèi)氣體體積為V3時(shí)，求此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度。11．（2021·江蘇卷）如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在氣缸中，活塞的面積為S，與氣缸底部相距L，氣缸和活塞絕熱性能良好，氣體的壓強(qiáng)、溫度與外界大氣相同，分別為和。現(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時(shí)間后斷開(kāi)，活塞緩慢向右移動(dòng)距離L后停止，活塞與氣缸間的滑動(dòng)摩擦為f，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，整個(gè)過(guò)程中氣體吸收的熱量為Q，求該過(guò)程中（1）內(nèi)能的增加量；（2）最終溫度T。12．（2021·全國(guó)乙卷）如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、C粗細(xì)均勻，A、B兩管的上端封閉，C管上端開(kāi)口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連通。A、B兩管的長(zhǎng)度分別為，。將水銀從C管緩慢注入，直至B、C兩管內(nèi)水銀柱的高度差。已知外界大氣壓為。求A、B兩管內(nèi)水銀柱的高度差。查補(bǔ)易混易錯(cuò)12熱學(xué)熱學(xué)部分在全國(guó)及新高考地區(qū)省份試卷中一般是兩道題目：一個(gè)是選擇題或者填空題，主要考查分子動(dòng)理論、內(nèi)能、熱力學(xué)第一第二定律；另一個(gè)題目主要考查氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程；這兩類(lèi)題目多以圖像、汽缸活塞、玻璃管液柱模型等情境形式出現(xiàn)。例如2021年廣東卷第15題、河北卷第15題、江蘇卷第13題等，主要考查考生的物理觀念、科學(xué)思維、理解能力、模型建構(gòu)能力、推理論證能力?！菊骖}示例·2021·河北卷·15】?jī)蓚€(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖1所示，現(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能，圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線______（填圖像中曲線標(biāo)號(hào)）表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律?！敬鸢浮竣?大于②.①【解析】[1]對(duì)活塞分析有因?yàn)锳中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，故穩(wěn)定后有；所以在達(dá)到平衡過(guò)程中外界對(duì)氣體做功有則根據(jù)因?yàn)闅飧缀突钊际墙^熱的，故有即重新平衡后A氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能大于B氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能；[2]由圖中曲線可知曲線②中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲線②的溫度較高，所以由前面分析可知B氣缸溫度較低，故曲線①表示氣缸B中氣體分子的速率分布?！疽族e(cuò)分析】①考生對(duì)熱力學(xué)第一定律不熟悉，缺乏清晰的能量觀；②考生不知道細(xì)沙質(zhì)量大的，活塞位移也大；③考生不知道氣體分子速率分布與氣體的溫度的關(guān)系?！疽族e(cuò)01】分子動(dòng)理論理解有誤1．求解分子直徑時(shí)的兩種模型(對(duì)于固體和液體)(1)把分子看成球形，d＝eq\r(3,\f(6V0,π)).(2)把分子看成小立方體，d＝eq\r(3,V0).提醒：對(duì)于氣體，利用d＝eq\r(3,V0)算出的不是分子直徑，而是氣體分子間的平均距離．2．宏觀量與微觀量的相互關(guān)系(1)微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.(2)宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ.(3)相互關(guān)系①一個(gè)分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVmol,NA).②一個(gè)分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA)(注：對(duì)氣體，V0為分子所占空間體積)．③物體所含的分子數(shù)：N＝eq\f(V,Vmol)·NA＝eq\f(m,ρVmol)·NA或N＝eq\f(m,M)·NA＝eq\f(ρV,M)·NA.3.布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體固體小顆粒分子區(qū)別是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，是比分子大得多的分子團(tuán)的運(yùn)動(dòng)，較大的顆粒不做布朗運(yùn)動(dòng)，但它本身的以及周?chē)姆肿尤栽谧鰺徇\(yùn)動(dòng)是指分子的運(yùn)動(dòng)，分子無(wú)論大小都做熱運(yùn)動(dòng)，熱運(yùn)動(dòng)不能通過(guò)光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)都是永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，都隨溫度的升高而變得更加劇烈，都是肉眼所不能看見(jiàn)的聯(lián)系布朗運(yùn)動(dòng)是由于小顆粒受到周?chē)肿幼鰺徇\(yùn)動(dòng)的撞擊力而引起的，它是分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映4.分子之間的相互作用(1)物質(zhì)分子間存在空隙，分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的，實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力；(2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力變化得快；(3)分子力做功與分子勢(shì)能的變化關(guān)系：①當(dāng)r>r0時(shí)，分子力為引力，當(dāng)r增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加．②當(dāng)r<r0時(shí)，分子力為斥力，當(dāng)r減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加．③當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小．5.分析物體的內(nèi)能問(wèn)題應(yīng)當(dāng)明確以下幾點(diǎn)(1)內(nèi)能是對(duì)物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說(shuō)法．(2)決定內(nèi)能大小的因素為溫度、體積、分子數(shù)，還與物態(tài)有關(guān)系．(3)通過(guò)做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能．(4)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動(dòng)能相同．【易錯(cuò)02】氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程1．氣體實(shí)驗(yàn)定律的拓展式(1)查理定律的拓展式：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔT.(2)蓋—呂薩克定律的拓展式：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT.2．利用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決問(wèn)題的基本思路3．一定質(zhì)量的理想氣體不同圖象的比較特點(diǎn)示例等溫過(guò)程p－VpV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高等容過(guò)程p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小等壓過(guò)程V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強(qiáng)越小4.應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般步驟(1)明確研究對(duì)象，即某一定質(zhì)量的理想氣體．(2)確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2.(3)由狀態(tài)方程列式求解．(4)討論結(jié)果的合理性．【易錯(cuò)03】熱力學(xué)定律1．熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析．(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正．(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0.(4)如果研究對(duì)象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化．2．三種特殊情況(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；(3)若過(guò)程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量．3．兩類(lèi)永動(dòng)機(jī)的比較第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器違背能量守恒定律，不可能制成不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，不可能制成4.熱力學(xué)第一定律說(shuō)明發(fā)生的任何過(guò)程中能量必定守恒，熱力學(xué)第二定律說(shuō)明并非所有能量守恒的過(guò)程都能實(shí)現(xiàn)．(1)高溫物體eq\o(,\s\up11(熱量Q能自發(fā)傳給),\s\do4(熱量Q不能自發(fā)傳給))低溫物體(2)功eq\o(,\s\up11(能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為),\s\do4(不能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為))熱量(3)氣體體積V1eq\o(,\s\up11(能自發(fā)膨脹到),\s\do4(不能自發(fā)收縮到))氣體體積V2(較大)(4)不同氣體A和Beq\o(,\s\up11(能自發(fā)混合成),\s\do4(不能自發(fā)分離成))混合氣體AB1.（2021·北京卷）比較45C的熱水和100C的水蒸汽，下列說(shuō)法正確的是（）A．熱水分子的平均動(dòng)能比水蒸汽的大 B．熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽的小C．熱水分子的速率都比水蒸汽的小 D．熱水分子的熱運(yùn)動(dòng)比水蒸汽的劇烈【答案】B【解析】A．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，故熱水分子的平均動(dòng)能比水蒸汽的小，故A錯(cuò)誤；B．內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積有關(guān)，相同質(zhì)量的熱水和水蒸汽，熱水變成水蒸汽，溫度升高，體積增大，吸收熱量，故熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽的小，故B正確；C．溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率越大，45C的熱水中的分子平均速率比100C的水蒸汽中的分子平均速率小，由于分子運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，并不是每個(gè)分子的速率都小，故C錯(cuò)誤；D．溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，故D錯(cuò)誤。故選B。2.（2021·山東卷）如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開(kāi)口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開(kāi)后，小瓶緩慢上浮，上浮過(guò)程中，小瓶?jī)?nèi)氣體（）A.內(nèi)能減少B.對(duì)外界做正功C.增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D.增加的內(nèi)能等于吸收的熱量【答案】B【解析】A．由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高，因此小瓶上浮的過(guò)程中，小瓶?jī)?nèi)溫度升高，內(nèi)能增加，A錯(cuò)誤；B．在小瓶上升的過(guò)程中，小瓶?jī)?nèi)氣體的溫度逐漸升高，壓強(qiáng)逐漸減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程:氣體體積膨脹，對(duì)外界做正功，B正確；CD．由AB分析，小瓶上升時(shí)，小瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能增加，氣體對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律:由于氣體對(duì)外做功，因此吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，CD錯(cuò)誤。故選B?！疽族e(cuò)分析】①考生不能根據(jù)平衡關(guān)系確定氣體壓強(qiáng)變??；②無(wú)法根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程確定氣體體積變大。3.（2021·湖南卷）[多選]如圖，兩端開(kāi)口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞（截面積分別為和）封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從下降高度到位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為。在此過(guò)程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個(gè)過(guò)程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為。下列說(shuō)法正確的是（）A.整個(gè)過(guò)程，外力做功大于0，小于B.整個(gè)過(guò)程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變C.整個(gè)過(guò)程，理想氣體內(nèi)能增大D.整個(gè)過(guò)程，理想氣體向外界釋放的熱量小于E.左端活塞到達(dá)位置時(shí)，外力等于【答案】BDE【解析】A.根據(jù)做功的兩個(gè)必要因素有力和在力的方向上有位移，由于活塞沒(méi)有移動(dòng)，可知整個(gè)過(guò)程，外力F做功等于0，A錯(cuò)誤；BC.根據(jù)氣缸導(dǎo)熱且環(huán)境溫度沒(méi)有變，可知?dú)飧變?nèi)的溫度也保持不變，則整個(gè)過(guò)程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變，內(nèi)能不變，B正確，C錯(cuò)誤；D.由內(nèi)能不變可知理想氣體向外界釋放的熱量等于外界對(duì)理想氣體做的功：D正確；E.左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，根據(jù)壓強(qiáng)平衡可得：即：E正確。故選BDE?！疽族e(cuò)分析】①考生的相互作用觀較差，不會(huì)利用共點(diǎn)力平衡求出各力之間的關(guān)系；②不會(huì)分析變力做功；③沒(méi)有得出整個(gè)過(guò)程中外力的平均值一定小于；④對(duì)熱力學(xué)第一定律理解不夠深刻。4.（2021·全國(guó)甲卷）如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個(gè)不同過(guò)程，分別由體積-溫度（V-t）圖上的兩條直線I和Ⅱ表示，V1和V2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；t0為它們的延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0是它們的延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0=-273.15℃；a、b為直線I上的一點(diǎn)。由圖可知，氣體在狀態(tài)a和b的壓強(qiáng)之比=___________；氣體在狀態(tài)b和c的壓強(qiáng)之比=___________。【答案】①.1②.【解析】[1]根據(jù)蓋呂薩克定律有:整理得:由于體積-溫度（V-t）圖像可知，直線I為等壓線，則a、b兩點(diǎn)壓強(qiáng)相等，則有[2]設(shè)時(shí)，當(dāng)氣體體積為其壓強(qiáng)為，當(dāng)氣體體積為其壓強(qiáng)為，根據(jù)等溫變化，則有:由于直線I和Ⅱ各為兩條等壓線，則有:，聯(lián)立解得:【易錯(cuò)分析】①考生對(duì)一定質(zhì)量理想氣體的體積——溫度圖像掌握不熟練，不知道反向延長(zhǎng)線過(guò)絕對(duì)零度的是等壓線；②沒(méi)有分析時(shí)的狀態(tài)參量。5.（2021·全國(guó)甲卷）[多選]如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)經(jīng)熱力學(xué)過(guò)程、、后又回到狀態(tài)a。對(duì)于、、三個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A.過(guò)程中，氣體始終吸熱B.過(guò)程中，氣體始終放熱C.過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功D.過(guò)程中，氣體的溫度先降低后升高E.過(guò)程中，氣體的溫度先升高后降低【答案】ABE【解析】A．由理想氣體的圖可知，理想氣體經(jīng)歷ab過(guò)程，體積不變，則，而壓強(qiáng)增大，由可知，理想氣體的溫度升高，則內(nèi)能增大，由可知，氣體一直吸熱，故A正確；BC．理想氣體經(jīng)歷ca過(guò)程為等壓壓縮，則外界對(duì)氣體做功，由知溫度降低，即內(nèi)能減少，由可知，，即氣體放熱，故B正確，C錯(cuò)誤；DE．由可知，圖像的坐標(biāo)圍成的面積反映溫度，b狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)面積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)面積更大，故bc過(guò)程的溫度先升高后降低，故D錯(cuò)誤，E正確；故選ABE【易錯(cuò)分析】①考生不會(huì)畫(huà)圖像的等溫線；②對(duì)熱力學(xué)第一定律掌握不熟練；③未理解氣體對(duì)外界做功的情況。6．(2021·湖北一模)(多選)下列說(shuō)法正確的是（）。A．顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性B．分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，一定先減小后增大C．分子勢(shì)能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大D．在真空、高溫條件下，可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素E．當(dāng)溫度升高時(shí)，物體內(nèi)每一個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的速率一定都增大【答案】：ACD【解析】：布朗運(yùn)動(dòng)是固體顆粒在液體中的運(yùn)動(dòng)，反映液體分子的運(yùn)動(dòng)，故顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，故A正確；分子間的相互作用力隨著分子間距離由很小逐漸增大，r<r0，分子力隨r增大而減小，當(dāng)r＝r0時(shí)，分子力等于零，然后隨r的增大先增大再減小，故B錯(cuò)誤；由于r＝r0時(shí)分子勢(shì)能最小，若分子之間距離開(kāi)始時(shí)小于r0，則隨著分子距離的增大，分子勢(shì)能先減小后增大，故C正確；分子之間存在間隙，在真空、高溫條件下，可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素，故D正確；溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)不確定，故E錯(cuò)誤。7．（2021·湖南師范附中二模）(多選)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1g水在沸騰時(shí)吸收了2260J的熱量后變成同溫度的水蒸氣，對(duì)外做了170J的功。已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1，水的摩爾質(zhì)量M＝18g/mol。下列說(shuō)法中正確的是（）。A．分子間的平均距離增大B．水分子的熱運(yùn)動(dòng)變得更劇烈了C．水分子總勢(shì)能的變化量為2090JD．在整個(gè)過(guò)程中能量是不守恒的E．1g水所含的分子數(shù)為3.3×1022個(gè)【答案】：ACE【解析】：液體變成氣體后，分子間的平均距離增大了，選項(xiàng)A正確；溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志，由于兩種狀態(tài)下的溫度是相同的，故兩種狀態(tài)下水分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度是相同的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；水發(fā)生等溫變化，分子平均動(dòng)能不變，因水分子總數(shù)不變，分子的總動(dòng)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可得水的內(nèi)能的變化量ΔU＝2260J－170J＝2090J，即水的內(nèi)能增大2090J，則水分子的總勢(shì)能增大了2090J，選項(xiàng)C正確；在整個(gè)過(guò)程中能量是守恒的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；1g水所含的分子數(shù)為n＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(1,18)×6.0×1023＝3.3×1022(個(gè))，選項(xiàng)E正確。8．(2021·哈爾濱二模)(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過(guò)程，B→C和D→A為絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．A→B過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功B．B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大C．C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．C→D過(guò)程中，氣體放熱【答案】：ACD【解析】：A→B過(guò)程中，體積增大，氣體對(duì)外界做功，故A正確；B→C過(guò)程中，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，故B錯(cuò)誤；C→D過(guò)程中，等溫壓縮，體積變小，分子數(shù)密度變大，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C正確；C→D過(guò)程中，氣體內(nèi)能不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，則氣體放熱，選項(xiàng)D正確。9．（2021·湖北省襄陽(yáng)二模）空調(diào)在制冷過(guò)程中，室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水，經(jīng)排水管排走，空氣中水分越來(lái)越少，人會(huì)感覺(jué)干燥。某空調(diào)工作一段時(shí)間后，排出液化水的體積V＝1.0×103cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩爾質(zhì)量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1。試求：(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字)(1)該液化水中含有水分子的總數(shù)N；(2)一個(gè)水分子的直徑d?！敬鸢浮?